Aislo/common_util/common_util_cross_design_areas.ts

/* =============================================================================
 * common_util_cross_design_areas.ts
 * 횡단 단면적 적분 — 절·성토 면적과 절토의 토사/암반 분리.
 *
 * ⚠⚠ 파이썬 짝 파일과 **한 벌**이다 — 한쪽만 고치면 두 화면 값이 갈린다 ⚠⚠
 *   짝: `B06_Section/B06_Section_Engine_Areas.py`
 *   같은 입력에 같은 값을 내야 한다. 회귀 테스트가 두 구현을 실제로 비교한다:
 *   `tmp/tests/test_b06_cross_design_mirror.py` — 고칠 때 반드시 같이 돌릴 것.
 *   왜 두 벌인가: 사용자 조작 중 계산은 브라우저 안에서 끝나야 하고(2026-09-03 사용자
 *   확정), 저장·확정·도면 산출은 서버가 정본으로 다시 계산하기 때문이다.
 *
 * 두 함수 모두 지반선과 설계선의 **차이 배열**만 받으므로 설계 로직을 전혀 모른다.
 * ========================================================================== */

/**
 * 오프셋 순 (지반-설계) 차이를 사다리꼴 적분해 [절토, 성토] 면적을 낸다.
 *
 * diff>0(지반이 설계보다 높음)=절토, diff<0=성토. 부호가 바뀌는 구간은 영교점에서
 * 나눠 절·성토가 섞이지 않게 한다.
 */
export function trapezoidAreas(offsets: number[], diffs: number[]): [number, number] {
  let cutArea = 0;
  let fillArea = 0;
  for (let index = 1; index < offsets.length; index += 1) {
    const x0 = offsets[index - 1];
    const x1 = offsets[index];
    const d0 = diffs[index - 1];
    const d1 = diffs[index];
    const width = x1 - x0;
    if (width <= 0) continue;
    if (d0 === 0 && d1 === 0) continue;
    if (d0 * d1 < 0) {
      // 부호 변화: 영교점에서 두 삼각형으로 분리
      const zeroRatio = d0 / (d0 - d1);
      const xZero = x0 + width * zeroRatio;
      const leftArea = 0.5 * (xZero - x0) * Math.abs(d0);
      const rightArea = 0.5 * (x1 - xZero) * Math.abs(d1);
      if (d0 > 0) {
        cutArea += leftArea;
        fillArea += rightArea;
      } else {
        fillArea += leftArea;
        cutArea += rightArea;
      }
      continue;
    }
    const area = 0.5 * (d0 + d1) * width;
    if (area >= 0) cutArea += area;
    else fillArea += -area;
  }
  return [cutArea, fillArea];
}

/**
 * 절토 면적을 암반 경계선 기준으로 [토사, 암반]으로 나눈다.
 *
 * 암반 경계선은 지반선 평행 복사(`지반고 + rock_boundary_offset_m`)이므로 토사층 두께
 * `t0`가 절토 구간 전체에서 균일하다. 따라서 오프셋별 절토 종거 `d = 지반고 - 설계고`에
 * 대해 토사분은 `min(max(d, 0), t0)`, 암반분은 `max(d - t0, 0)`이며 두 값의 합은 항상
 * `max(d, 0)`이라 `trapezoidAreas`의 절토 면적과 정확히 일치한다.
 *
 * 두 함수 모두 `d = 0`과 `d = t0`에서 꺾이므로 그 교차점을 구간 분할점으로 넣어야
 * 사다리꼴 적분이 근사가 아닌 정확값이 된다.
 */
export function splitCutAreas(
  offsets: number[],
  diffs: number[],
  soilDepthM: number,
): [number, number] {
  const t0 = Math.max(soilDepthM, 0);
  let soilArea = 0;
  let rockArea = 0;
  for (let index = 1; index < offsets.length; index += 1) {
    const x0 = offsets[index - 1];
    const x1 = offsets[index];
    const d0 = diffs[index - 1];
    const d1 = diffs[index];
    const width = x1 - x0;
    if (width <= 0) continue;
    const ratios = [0, 1];
    for (const level of [0, t0]) {
      if ((d0 - level) * (d1 - level) < 0) ratios.push((level - d0) / (d1 - d0));
    }
    ratios.sort((a, b) => a - b);
    for (let step = 1; step < ratios.length; step += 1) {
      const ratioA = ratios[step - 1];
      const ratioB = ratios[step];
      const span = width * (ratioB - ratioA);
      if (span <= 0) continue;
      const dA = d0 + (d1 - d0) * ratioA;
      const dB = d0 + (d1 - d0) * ratioB;
      soilArea += ((Math.min(Math.max(dA, 0), t0) + Math.min(Math.max(dB, 0), t0)) / 2) * span;
      rockArea += ((Math.max(dA - t0, 0) + Math.max(dB - t0, 0)) / 2) * span;
    }
  }
  return [soilArea, rockArea];
}

/** 층따기 대상 판정 기울기 — 원지반 횡단기울기 1:4(=25%)보다 급한 곳에만 한다.
 *  근거: 별표2 · 임도기술교본 6장 4절(「1:4보다 급한 경사를 가진 지반 위에 성토」).
 *  ⚠ 파이썬 짝: `B06_Section_Engine_Areas._BENCH_CUT_MIN_GROUND_SLOPE`. */
export const BENCH_CUT_MIN_GROUND_SLOPE = 0.25;

/**
 * 층따기 밑수 — **성토부 아래 원지반 표면의 경사길이(m)**.
 * ⚠ 파이썬 짝: `B06_Section_Engine_Areas._bench_cut_length`. 한 벌로 움직인다.
 * 면적(㎡)은 측점 사이를 평균단면적법으로 이어 B08 이 낸다.
 */
export function benchCutLength(offsets: number[], grounds: number[], diffs: number[]): number {
  let total = 0;
  for (let index = 1; index < offsets.length; index += 1) {
    const run = offsets[index] - offsets[index - 1];
    if (run <= 0) continue;
    const d0 = diffs[index - 1];
    const d1 = diffs[index];
    if (d0 >= 0 && d1 >= 0) continue;
    let share = 1;
    if (d0 * d1 < 0) {
      const zeroRatio = d0 / (d0 - d1);
      share = d0 > 0 ? 1 - zeroRatio : zeroRatio;
    }
    if (share <= 0) continue;
    const rise = grounds[index] - grounds[index - 1];
    if (Math.abs(rise) / run < BENCH_CUT_MIN_GROUND_SLOPE) continue;
    total += Math.sqrt(run * run + rise * rise) * share;
  }
  return total;
}

/**
 * 측구 단면적을 [토사, 암반]으로 가른다 — 측구 상단에서 암반 경계선까지의 깊이(m) 기준.
 * ⚠ 파이썬 짝: `B06_Section_Engine_Areas._split_ditch_area`. 한 벌로 움직인다.
 * 측구 단면은 공칭 도형이라 지반선을 따라 적분하지 않는다 — 경계선도 그 자리 한 높이로 본다.
 */
export function splitDitchArea(
  ditchSpec: Record<string, unknown>,
  depthToBoundaryM: number | null,
): [number, number] {
  const kind = String(ditchSpec.type ?? "none");
  const clamp = (depth: number): number => Math.min(Math.max(depthToBoundaryM ?? 0, 0), depth);
  if (kind === "l_type") {
    const width = Number(ditchSpec.width_m ?? 0);
    const depth = Number(ditchSpec.depth_m ?? 0);
    if (depth <= 0 || width <= 0) return [0, 0];
    const total = (width * depth) / 2;
    const d0 = clamp(depth);
    const soil = width * d0 - (width * d0 * d0) / (2 * depth);
    return [soil, Math.max(total - soil, 0)];
  }
  if (kind === "standard") {
    const top = Number(ditchSpec.top_width_m ?? 0);
    const bottom = Math.min(Number(ditchSpec.bottom_width_m ?? 0), top);
    const depth = Number(ditchSpec.depth_m ?? 0);
    if (depth <= 0 || top <= 0) return [0, 0];
    const total = ((top + bottom) / 2) * depth;
    const d0 = clamp(depth);
    const soil = top * d0 - ((top - bottom) * d0 * d0) / (2 * depth);
    return [soil, Math.max(total - soil, 0)];
  }
  return [0, 0];
}

/**
 * `x0` **바깥쪽**(사토장이 서는 쪽)의 성토 면적(㎡)만 따로 낸다.
 *
 * ⚠ 왜 있나 — 사토장이 선 측점에서는 노면 끝 바깥이 **사토장 몫**이라 노선 성토
 *   (`fill_area_m2`)에서 빼야 한다. 안 빼면 **같은 흙을 두 번 센다**(2026-09-09 확정 ㉠).
 * ⚠ 경계(`x0`)에서 잘라 쓰므로 그 자리의 종거를 **보간해서** 넣는다 — 그냥 버리면
 *   경계 한 칸이 통째로 빠져 값이 작아진다.
 *
 * 짝: 파이썬 `_fill_area_beyond`.
 */
export function fillAreaBeyond(
  offsets: number[],
  diffs: number[],
  x0: number,
  side: "left" | "right",
): number {
  if (offsets.length < 2) return 0;
  const inside = side === "left" ? (x: number) => x >= x0 : (x: number) => x <= x0;
  const subOffsets: number[] = [];
  const subDiffs: number[] = [];
  for (let index = 0; index < offsets.length; index += 1) {
    const x = offsets[index];
    if (index > 0) {
      const xPrev = offsets[index - 1];
      const crosses = (xPrev < x0 && x0 < x) || (x < x0 && x0 < xPrev);
      if (crosses) {
        const ratio = (x0 - xPrev) / (x - xPrev);
        subOffsets.push(x0);
        subDiffs.push(diffs[index - 1] + (diffs[index] - diffs[index - 1]) * ratio);
      }
    }
    if (inside(x)) {
      subOffsets.push(x);
      subDiffs.push(diffs[index]);
    }
  }
  const order = subOffsets.map((_, index) => index).sort((a, b) => subOffsets[a] - subOffsets[b]);
  const sortedOffsets = order.map((index) => subOffsets[index]);
  const sortedDiffs = order.map((index) => subDiffs[index]);
  if (sortedOffsets.length < 2) return 0;
  return trapezoidAreas(sortedOffsets, sortedDiffs)[1];
}